О проекте
Нас блокируют. Что делать?

Зарегистрироваться | Войти через:

Политзеки | Свобода слова | Акции протеста | Победобесие
Читайте нас:

статья Солнечные бури защищают астронавтов

Максим Борисов, 26.10.2005
МКС. Фото с сайта www.gctc.ru
МКС. Фото с сайта www.gctc.ru
Реклама

Последние месяцы вновь заставили всех вспомнить о проблемах, связанных с повышенной активностью нашего Солнца (и это даже несмотря на то, что прогнозировался спад этой самой солнечной активности в связи с завершением соответствующего 11-летнего цикла...). Почти ежедневно в течение двух недель в начале сентября гигантское солнечное пятно, получившее наименование "активной области 798/808", порождало все новые и новые солнечные вспышки. Рентгеновское излучение, достигавшее окрестностей нашей планеты, приводило к дополнительной ионизации верхних слоев земной атмосферы, солнечные протоны бомбардировали лунную поверхность... Все мы, естественно, беспокоились за наших космонавтов и астронавтов, вынужденных работать в такое неспокойное время на околоземной орбите, за пределами той защиты, что дает людям многокилометровая атмосфера. Казалось бы, этот период никак нельзя назвать подходящим для космических экспедиций, однако теперь, после сбора соответствующих данных, специалисты сделали парадоксальный на первый взгляд вывод о том, что повышенная солнечная активность только сыграла на руку нашим космическим посланцам...

На самом деле бури на Солнце привели к тому, что на борту Международной космической станции (МКС) уровень радиации заметно снизился. "Экипаж МКС получал приблизительно на 30% меньше космического излучения, чем обычно, - сообщил Фрэнк Кацинотта (Frank Cucinotta), глава радиационной службы NASA из Космического центра имени Джонсона (Johnson Space Center). Бури фактически улучшили радиационную обстановку на станции".

Ученые давно уже знакомы с подобным явлением. Оно носит наименование "эффекта Форбуша" или "форбуш-понижения" ("Forbush decrease") по имени американского физика Скотта Форбуша (Scott E. Forbush), который занимался изучением космических лучей в 1930-х и 1940-х гг. (открыт этот эффект в 1937 году). Когда космические частицы высоких энергий сталкиваются с молекулами верхних слоев земной атмосферы, они порождают обширные ливни вторичных частиц (общепринятый термин для этих каскадных процессов - ШАЛ - широкие атмосферные ливни), которые могут достигать самого дна атмосферного океана - земной поверхности (т.е. они регистрируются даже на уровне моря). Изучая это явление, Форбуш заметил, что вопреки здравому смыслу дозы космической радиации кратковременно снижаются именно во времена пиков солнечной активности.

Вспышка на Солнце. Фото SOHO/NASA/ESA с сайта www.spaceflightnow.com Объяснить причину этого загадочного явления не так уж и сложно. При взрывах на Солнце, как известно, в окружающее космическое пространство со скоростями, превышающими тысячу километров в секунду, вышвыриваются обширные облака раскаленного ионизированного газа (плазмы) - это так называемые выбросы корональных масс (coronal mass ejections - CMEs). CMEs помимо собственно солнечного вещества содержат также и так называемые "вмороженные" магнитные поля, вырванные из верхних слоев солнечной атмосферы в результате катастрофических "пересоединений" силовых линий и переносимые солнечными корпускулярными потоками (солнечным ветром). Эти магнитные поля обладают способностью отклонять (рассеивать) заряженные частицы, и поэтому когда такой "выброс" проносится мимо Земли, он попросту выметает часть заряженных частиц из состава галактических (то есть приходящих в Солнечную систему извне) космических лучей, которые в противном случае достались бы окрестностям нашей планеты.

Во всех местах Солнечной системы, до которых только в силах "докатиться" солнечный ветер, было зафиксировано подобное рассеяние космических лучей за счет эффекта Форбуша (до 50% в межпланетном пространстве и до 25-30% на поверхности Земли). Данные на этот счет были собраны как на прежней еще российской орбитальной станции "Мир", так и на МКС. А американские автоматические межпланетные станции - "Пионеры" 10 и 11 и "Вояджеры" 1 и 2 - позволили зарегистрировать наличие подобного эффекта даже за пределами орбиты Нептуна.

Один-единственный выброс CME способен подавлять активность космического излучения в течение нескольких недель. Длительные солнечные "капризы" могут "выдавливать" космические лучи из окрестностей Солнца еще эффективнее. "2005 год был на удивление активным годом на Солнце, - говорит Кацинотта. - С января астрономы насчитали 14 мощных солнечных вспышек X-класса и еще большее количество CMEs. В результате экипаж МКС весь год поглощал рекордно малые дозы космической радиации".

Казалось бы, при изложении всей этой истории нами были "счастливо" забыты опасности самих солнечных вспышек, ведь и сами выбросы корональных масс являются источниками смертельной радиации, так как вызывают мощные потоки заряженных частиц - протонов. Солнечные протоны, попавшие на пути к Земле в магнитные "сети" CME, способны ускориться до весьма опасных энергий. Никакой астронавт не захочет столкнуться с роем высокоэнергетических (порядка 100 мегаэлектронвольт) солнечных протонов. Серьезные бури способны вызывать рвоту, беспричинную усталость, в буквальном смысле портить людям кровь. На микроскопическом уровне - это разрушение структуры ДНК, в перспективе раковые опухоли, катаракта и другие болезни. Без медицинской помощи астронавт, страдающий от лучевых болезней, может даже погибнуть...

Мощная вспышка на Солнце 4 ноября 2003 года. Фото ESA/NASA SOHO Однако, как выясняется, лишь очень малая часть солнечных протонов способна проникнуть сквозь даже относительно тонкий корпус космической станции. И внутри МКС люди находятся в полной безопасности, если только не подвергаются воздействию более высокоэнергетической компоненты - галактических космических лучей (порождаемых сверхновыми, пульсарами, черными дырами и т.д.), которые как раз и блокируются "нехорошими" солнечными бурями. В отличие от солнечных протонов, что относительно легко останавливаются обычными материалами вроде алюминия или пластмассы, галактические космические лучи (а также порожденные ими (при взаимодействии с материалом корпуса) вторичные частицы) не могут быть полностью остановлены никакими известными на сегодняшний момент экранирующими средствами.

Теперь данные, полученные при работе на МКС совместно с российскими коллегами, специалисты из NASA намерены использовать при оценках риска радиационного поражения астронавтов в ходе будущих полетов на Марс. Они даже склонны рекомендовать намечать такие экспедиции именно на периоды солнечной активности, пусть это и грозит порой нарушением работоспособности капризной электроники (что доказывают многочисленные неудачи с АМС (например, японскими), столь не вовремя попавшими "под раздачу" и в результате улетевшими в никуда). То есть Солнце может как погубить, так и серьезно помочь путешественникам...

Общеизвестно, что каждые 11 лет солнечная активность достигает своего максимума, а затем снижается. Последний максимум приходился на 2000 год, а следующие ожидаются в 2011 и 2022 гг. В максимум солнечной активности корональные выбросы следуют один за другим едва ли не ежедневно, и солнечный ветер проносит вмороженные в него магнитные поля через всю внутреннюю часть Солнечной системы. И вот эти поля способны обеспечить дополнительной защитой экспедиции на Луну и Марс, понижая потоки космических лучей в биологически опасном энергетическом диапазоне (от 100 до 1000 МэВ) более чем на 30%.

Мониторинг уровня космического излучения (регистрация нейтронов), проводимый специалистами из Москвы. Уровень радиации понизился в начале сентября и оставался пониженным в ходе всего периода повышенной солнечной активности. График с сайта www.yubanet.com

На иллюстрации:
Мониторинг уровня космического излучения (регистрация нейтронов; нейтронный компонент в этом случае, естественно, вторичен, порождается взаимодействием космических лучей с какой-либо мишенью), проводимый специалистами из Москвы. Уровень радиации понизился в начале сентября и оставался пониженным в ходе всего периода повышенной солнечной активности. График с сайта www.yubanet.com

Источник:
Who's Afraid of a Solar Flare? - Science@NASA

Ссылки:
Real-time Cosmic Ray Variations - Moscow Neutron Monitor
Solar Flares Shield Astronauts from Cosmic Rays - Slashdot
Вариации космических лучей - "Астронет" ("Физика космоса")

Максим Борисов, 26.10.2005


новость Новости по теме
Фото и Видео

Реклама



Выбор читателей